Crom (Cr) là một kim loại chuyển tiếp thuộc nhóm VIIB trong bảng tuần hoàn. Có số hiệu nguyên tử 24 và nổi bật với tính chất hóa học đa dạng, bao gồm tính khử, khả năng tạo hợp chất oxi hóa cao và vai trò quan trọng trong công nghiệp. Dưới đây là các tính chất hóa học chính của crom.
1. Tính Chất Hóa Học Chung của Crom
Crom thể hiện nhiều trạng thái oxi hóa, phổ biến nhất là +2, +3, và +6. Ở mỗi trạng thái oxi hóa lại có tính chất và khả năng phản ứng đặc trưng.
1.1. Phản Ứng Với Phi Kim
Crom phản ứng với oxi khi đun nóng tạo thành oxit crom(III) Cr2O3.
Phương trình
4Cr + 3O2 → 2Cr2O3
Crom phản ứng với lưu huỳnh, tạo ra crom(III) sulfua Cr2S3
Phương trình
2Cr + 3S → Cr2S3
1.2. Phản Ứng Với Axit
Với axit loãng HCl, H2SO4 thì crom bị oxi hóa thành ion Cr(II), đồng thời giải phóng khí hydro H2.
Phương trình
Cr + 2HCl → CrCl2 + H2
Với axit đậm đặc và nóng như HNO3, H2SO4 crom lại oxi hóa lên trạng thái +3 hoặc +6, tạo muối crom(III) hoặc ion cromat CrO4²⁻.
Ví dụ
Cr + 6H2SO4 đặc → Cr2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
1.3. Phản Ứng Với Kiềm
Ở nhiệt độ cao, crom phản ứng với kiềm mạnh như NaOH hoặc KOH và oxi, tạo thành cromat Na2CrO4.
Phương trình
2Cr + 6NaOH + 3O2 → 2Na2CrO4 + 3H2O
2. Hợp Chất Oxi Hóa Của Crom
2.1. Oxit Của Crom
Crom(III) oxit
Là oxit lưỡng tính, vừa phản ứng với axit vừa phản ứng với kiềm.
Phản ứng với axit
Cr2O3 + 6HCl → 2CrCl3 + 3H2O
Phản ứng với kiềm
Cr2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Cr(OH)4]
Crom(VI) oxit CrO3
Là oxit axit mạnh, dễ dàng tan trong nước tạo thành axit cromic H2CrO4.
2.2. Muối Cromat và Đicromat
- Muối cromat (CrO4²⁻) màu vàng, tồn tại trong môi trường kiềm.
- Muối đicromat (Cr2O7²⁻) sở hữu màu da cam, tồn tại trong môi trường axit.
- Hai dạng này có thể chuyển hóa qua lại theo pH môi trường
Phương trình
Trong môi trường axit
2CrO4²⁻ + 2H⁺ → Cr2O7²⁻ + H2O
Trong môi trường kiềm
Cr2O7²⁻ + 2OH⁻ → 2CrO4²⁻ + H2O
2.3. Tính Oxi Hóa Mạnh của Hợp Chất Crom(VI)
Hợp chất chứa crom ở trạng thái oxi hóa +6 như K2Cr2O7, Na2CrO4 đều có tính oxi hóa mạnh.
Ví dụ Cromat oxi hóa ion Fe²⁺ thành Fe³⁺ trong môi trường axit
Cr2O7²⁻ + 6Fe²⁺ + 14H⁺ → 2Cr³⁺ + 6Fe³⁺ + 7H2O
3. Tính Chất Lưỡng Tính Của Crom(III)
Crom ở trạng thái oxi hóa +3 có tính lưỡng tính, vừa có thể phản ứng với axit, vừa phản ứng với kiềm.
Phản ứng với axit
Cr(OH)3 + 3HCl → CrCl3 + 3H2O
Phản ứng với kiềm
Cr(OH)3 + NaOH → Na[Cr(OH)4]
4. Ứng Dụng của Crom và Hợp Chất của Nó
Crom kim loại
- Mạ crom lên bề mặt kim loại nhằm chống ăn mòn và tăng độ bóng.
- Sản xuất hợp kim bền, chẳng hạn thép không gỉ.
Hợp chất crom
- Cromat và đicromat sử dụng làm chất oxi hóa mạnh trong phòng thí nghiệm và công nghiệp.
- Crom(III) oxit lại dùng làm chất tạo màu xanh trong sản xuất thủy tinh và gốm sứ.
Crom là kim loại có tính khử khá mạnh. Đồng thời cũng tạo ra nhiều hợp chất có khả năng oxi hóa cao. Đa dạng trong trạng thái oxi hóa giúp crom có vai trò quan trọng trong các phản ứng hóa học và ứng dụng công nghiệp. Tuy nhiên các hợp chất chứa crom(VI) có tính độc hại cao nên rất cần sử dụng và xử lý thật cẩn thận.